木素基环氧树脂复合材料的制备开题报告

为了提高环氧树脂的机械性能和热力学性能，一些研究者采用物理或化学共混的方法将木质素加入环氧树脂体系中。冯攀等[3]介绍了木质素在环氧树脂合成中的应用进展。木质素用于环氧树脂合成的主要方式有3种：（1）与通用环氧树脂共混；（2）直接与环氧氯丙烷反应；（3）经过酚化、氢解、丙氧基化和酯化等化学改性，再进行环氧化合成制备环氧树脂。木质素用于环氧树脂合成有利于实现木质素的高值化利用。

Sun等[4]采用FT－IR及DSC分析方法，对木质素基环氧树脂－马来酸酐固化体系的固化动力学及机理进行了研究。结果表明:当温度高于110℃时，固化体系中环氧基的红外吸收峰消失，反应完全。采用活化能常数法对木质素基环氧树脂－马来酸酐固化体系的DSC曲线分析，得出固化反应活化能为59.68kJ/mol;采用活化能变量法分析得出，反应活化能先降低后升高，其变化范围在60.16～87.80kJ/mol之间。

Nonaka等[5]用工业碱木质素与水溶性环氧化合物聚氧乙烯二环氧甘油醚(PEGDGE)和固化剂反应，制得了一种新型树脂，并发现随着木质素含量增加，改变环氧化合物、固化剂的种类，能形成一种互穿聚合物网络结构(IPNS)。固化后膜为褐色、透明并具有很好的刚性和强度，由于制得的产物玻璃化温度可调性很大，因此可用作胶粘剂和隔音材料。Nonaka等还制备了一种将工业硫酸盐木质素的碱溶液与水溶性环氧化合物及固化剂混合得到的树脂发现其离子交换量与松木片木素-环氧树脂缩合产物相似。

刘少敏等[6]采用工业碱木质素合成环氧树脂，在空气气氛下利用非等温热失重技术研究木质素基环氧树脂(LGEP)固化特征。采用自催化反应模型计算得到了LGEP体系的固化反应动力学参数，并得到LGEP体系的固化反应动力学模型。结果表明，自催化反应模型得到的模拟曲线与实验得到的DSC曲线的一致性较好。利用外推法得到LGEP体系的固化凝胶温度为454.88K，固化温度为507.55K，后处理温度为598.77K。通过比较得出实验结果与模型计算值较一致。

胡春平等[7]对麦草碱木素与环氧乙烷的共聚反应进行了研究。结果表明，共聚反应主要发生在木素的酚羟基上，小分子碱木素比大分子碱木素更容易与环氧乙烷生成共聚物。分步法比一步法更能获得高产率和更高分子量的共聚物，但反应的速率却较低。碱木素共聚后，水溶性和表面活性比共聚前有所改善。以麦草碱木素与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下接枝共聚，其中碱木素与环氧氯丙烷的质量比约为1:12,80℃，反应3小时，1g木素消耗氢氧化钠约5mL，该方法操作简单，成本低，适用于木质素基环氧树脂这一中间体的合成，但是最终产物的环氧值比较低。

李梅等[8]通过曼尼希反应，采用木质素磺酸钠改性脂肪族多胺，合成了一种新型的水性环氧固化剂，通过红外光谱证实了产物的结构。将其与通用环氧树脂E－51按一定比例配胶，制备固化体系，通过对固化体系邵氏硬度测试结果，分析了影响合成反应的因素，确定了合成水性环氧固化剂的最佳条件为:木质素磺酸钠、二乙烯三胺、苯酚、甲醛的质量比为20∶90∶30∶78，反应温度为80℃，反应时间5h。通过分析木质素胺类水性环氧固化剂与环氧E－51质量比对固化体系性能影响可知，木质素胺类水性环氧固化剂与环氧E－51质量比30∶100时，固化体系的综合性能最佳，抗剪强度达4．46MPa，拉伸黏接强度达1．62MPa，邵氏强度达82，极值热分解温度387．9℃，有望作为水泥混凝土的改性剂，提高水泥混凝土的黏接、抗压、抗拉等性能。

许金山，林水东等[9]以环氧氯丙烷为改性剂制备环氧化高沸醇木质素（HBS木质素）。研究结果表明，加入环氧化HBS木质素（4份）,CR硫化胶的拉断伸长率答复增大，拉伸强度提高，定伸盈利才见效，拉断永久变形增大；采用HBS木质素/环氧氯丙烷质量比为1:3制得的环氧化HBS木质素，CR硫化胶的综合性能比较好。

程贤廷等[10]提供了一种利用高沸醇木质素或它的衍生物制备环氧树脂的方法，高沸醇木质素及其衍生物作为环氧树脂的主要原料可以改善环氧树脂制品的拉伸强度，增加环氧树脂的柔软性。

Abdul等[11]以油棕空果壳黑液木质素作为固化剂，按照不同质量分数(15%、20%、25%、30%)与绿色环氧复合材料均匀混合，制备木质素基环氧树脂复合材料。借助先进分析技术全面考查了木质素的掺入量对环氧复合材料的机械性能、形态特征及热稳定性的影响，并与传统的异佛尔酮二胺固化剂固化的环氧树脂性能进行比较。结果表明:木质素基环氧复合材料的热稳定性和微观结构得到了明显的改善，各基质之间的兼容性较好。当木质素的掺入量高达25%时，木质素环氧复合材料在力学、热学及形态学特征方面均具有最佳值。木质素基环氧树脂的开始分解温度、失重10%时的温度比异佛尔酮二胺环氧树脂分别提高了95℃、18℃，这表明木质素三维结构的引入提高了环氧树脂的热稳定性。

也有通过没有改性的木质素与环氧氯丙烷在水溶性碱液中反应而制得环氧树脂，然而通过这种方法生成的环氧树脂溶解性极差，极大地阻碍了其商业应用。

Glasser和Holfman[12]研究发现木质素经玩氧化化学改性后可以提高其溶解性，减少木质素衍生物的脆性，可提高其粘弹性，但烷氧化也导致了共聚物中高模量的木质素衍生物与低模量脂肪族聚酯的共聚。

王海洋等[13]研究了一种氧脱木质素合成环氧树脂的方法，该木质素是在氧气和氢氧化钠作用下生成的，先将氧脱木质素分别经过苯酚和双酚A改性，然后再与环氧氯丙烷反应得到木质素基环氧树脂，但是此种方法氧脱木质素取代量很少。

日本的昭雄大山，高雄等[14]开发了液化木材为原料合成环氧树脂的技术，将松树类木粉投入不锈钢制的压力釜中，加入定量的水、木材催化剂间苯二酚，用油浴中加热至250℃进行反应得到液化木材；然后在碱性催化剂作用下，酚类的羟基与环氧氯丙烷反应即生成环氧树脂，具体工艺是：液化木材与环氧氯丙烷在压力釜中加热至100℃，边搅拌边滴加50%的NaOH溶液，2h内滴完，再在该温度下搅拌反应30min。反应终了加丙酮溶解，然后用玻璃过滤器过滤除去副产物，在80℃减压蒸馏除去丙酮、水和残留环氧氯丙烷就得到木材环氧树脂。

程贤廷等[15]还研究了用酶解木质素制备环氧树脂，结果表明酶解木质素环氧树脂比双酚A型环氧树脂在高温下热失重更少，说明它具有较好的热稳定性。

霍淑平等[16]将亚硫酸盐纸浆废液处理后得到的木质素磺酸氨与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下进行缩合反应，得到固液两种环氧树脂。通过对其环氧值，膨胀系数等一系列的测试。

还有用腰果酚代替苯酚改性木质素的，其氧化活性取决于腰果酚的含量，但会降低Tg[17]。